矿山岩体力学及工程的研究进展与展望.pdfVIP

2003 年 3 月 中国工程科学 Mar. 2003 第 5 卷第 3 期 Engineering Science Vol 5 No 3 院 士 论 坛 矿山岩体力学及工程的研究进展与展望 谢和平 ( 中国矿业大学北京校区 , 北京 　100083) [摘要] 　文章针对采矿工程的实际问题 , 综述了矿山岩体力学理论与应用的研究进展 , 主要内容包括矿山岩 体力学的损伤研究与应用、矿山岩体力学的分形研究与应用和矿山岩体力学损伤与分形研究的工程应用 ; 讨论 了矿山岩体力学今后的研究方向 , 即深部开采带来的工程灾害防治、开采方法选择的科学问题与关键技术措施。 矿山岩体力学 ; 研究现状 ; 展望 [ 关键词] 　 [ 中图分类号] TD31 　　 [ 文献标识码] A 　　 [ 文章编号] 1009 - 1742 (2003) 03 - 0031 - 08 计、矿山安全事故机理分析的必要手段和方法。然 1 　概述 而矿山岩体力学面对采矿工程的环境和条件 , 其研 中国是世界上少数几个一次能源以煤为主的国 究不是现有力学理论所能解决的 , 具有鲜明的特殊 家。中国的一次能源中煤炭约占 74 % , 它提供了 性 : a 受力状况测不准; b 采矿工程处于卸荷力 78 %的发电能源、70 % 的化工原料和 60 % 的民 学状况; c 研究对象大都是无限体问题; d 采矿 用商品能源。在探明的化石能源中煤炭占 94 3 % , 工程面对复杂的环境 。 石油天然气仅占 57 % 。尽管煤炭在一次能源中的 笔者综述了矿山岩体力学理论与应用研究进 消费比重将逐年下降 , 但并不能动摇煤炭的主导地 展 , 既涉及了矿山岩体力学中一般力学的固有研究 位 , 根据有关资料 , 预计到 2020 年一次能源中煤 理论与方法 , 又突出了采矿工程的特殊性。主要内 炭占有的比例约为 68 % , 2050 年仍占 50 %左右。 容包括矿山岩体损伤力学及其应用、矿山岩体力学 因此为了满足国民经济建设的需要 , 在今后相当长 的分形研究与应用、矿山岩体力学损伤与分形研究 的历史时期内仍需保证煤炭的高产稳产。但目前我 的工程应用等。 国煤矿的安全状况不容乐观 , 百万吨死亡率高于发 2 　矿山岩体损伤力学及其应用 达国家几十倍甚至上百倍之多。 煤矿工程灾害事故主要有煤与瓦斯突出、顶板 在矿山开采过程中 , 周围裂隙岩体受采动影响 事故、水灾、火灾、粉尘爆炸等 , 这些灾害事故的 不断演化导致灾害性事故。我们已在 20 世纪 80 年 预测、预报、防治与人们对煤岩体物理力学行为的 代建立了矿山裂隙岩体宏观损伤力学模型 , 考虑到 认知水平密切相关。岩体在掘进与开采前处于平衡 裂隙岩体中裂隙分布 , 在考虑大变形的基础上 , 引 状态 , 人为的采矿工程活动打破了这种平衡 , 致使 进损伤力学系统 , 研究了岩体的力学行为 , 推导出 煤岩体产生变形、移动与破坏 , 这些工程灾害事故 损伤的状态方程[1 ] : 发生的本质就是岩体力学问